基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统

介绍了基于计算机视觉三维激光扫描测量系统．该系统主要由双目视觉测量探头、图像采集卡、扫描机构及其控制部分组成．通过两个摄像机同时摄取一个扫描激光光条的图像,经图像匹配,利用视差,可计算得到光条上所有点的位置以及深度,即被扫描物体表面的三维信息．就系统中的摄像机标定、图像采集、特征提取、图像匹配及三维信息恢复等主要工作过程进行了论述．     

用变频条纹图扫描技术测量陡峭物体的三维轮廓

针对传统条纹投影方法不能测量陡峭物体三维轮廓的问题，提出了一种基于相移的变频条纹图扫描测量技术．采用投影装置投射一系列频率随时间变化的正弦条纹图到被测物体上，且在每个频率下完成相移条纹扫描．用电荷耦合器件(CCD)和图像采集卡记录这些变形的条纹图，对这些条纹图沿时间轴提取相位并进行处理，可以得到图像上每个像素点的相位和沿时间轴的相位变化率，由此得到的每个像素点的相位值在像面内都是相互独立的，而相位变化率包含物体的高度信息，因此可以得到物体的三维轮廓．实验证明，该技术能够成功地测量陡峭物体的轮廓．     

基于结构光图像法的三维曲面重构技术

提出了一种基于编码结构光的新型三维重构技术的原理和系统的标定方法．这种技术以条纹变形作为物体三维信息的加载和传递工具，以CCD摄像机作为图像获取器件，通过计算机软件处理，对颜色信息进行分析、解码，通过已标定的系统计算来获取物体的三维面形数据．对该系统进行了理论分析，并以石膏像模型为对象进行了具体实验，得到了较满意的结果．     

彩色编码结构光测量水中物体的三维面形

提出一种利用彩色编码结构光和光线追迹算法测量水中物体三维面形的方法.该方法利用投影仪投出经过彩色编码的颜色条纹来调制物体的三维信息,摄像机拍摄回物体表面的变形条纹图,然后根据光线追迹算法分别追踪摄像机和投影仪的光线来计算物体的三维面形信息,即可恢复出物体的三维面形.用这种方法计算物体的三维面形只需要拍摄一幅图像,因此该方法大大提高了测量速度并降低了系统成本.利用文中方法在3DS MAX软件中进行了模拟实验,并进行了实际测量,实验结果证明了所述方法的正确性和可行性.     

光栅投影式测量点云数据的曲面重构技术

提出了一种通过光栅投影式测量方法所得结果来获取新的按明暗变化规律分布的三维点群方法．它包括对被测物体进行三维几何模型重构、对被测物体的普通图像进行抖动处理以及将抖动所得图像中的白色像素点向重构的曲面进行投射三个主要步骤．分析了该方法面临的关键问题——线状分布原始三维测量点的曲面重构,提出了一种基于线状分布原始三维测量点的三角片几何模型重构算法,算法简单,可以确保生成性状良好的三角片对曲面进行拟合,并且能够避免出现曲面裂口,从而使曲面连续、光顺．     

图像和惯性传感器相结合的摄像机定位和物体三维位置估计

为解决无人驾驶中车辆定位与周围场景中物体三维位置估计,采用卷积神经网络(CNN)检测图像中的物体,用扩展卡尔曼滤波(EKF)方法融合惯性传感器测量得到的加速度和角速度,同时估计摄像机位置和物理世界中物体三维位置.图像结合惯性传感器(IMU)信息,克服了单目摄像机估计得到的摄像机位置和物体三维位置的尺度不确定性;结合卷积神经网络检测物体提高特征点匹配准确度,实现对物体在三维世界中的位置通用的估计.在实验部分用Matlab分别模拟仿真场景和现实场景的数据库KITTI,有效估计摄像机运动和场景中物体三维位置估计.     

坐标网格立体视觉测量中的图像匹配技术

利用立体视觉技术，实现对板料成形分析中应用的大批量坐标网格的变形进行无接触自动测量与分析，以减少工作量并提高测量的速度和精度．主要针对圆形坐标网格变形的立体视觉测量中的图像匹配技术进行了研究．在对网格图像进行特征提取与编码的基础上，实现网格单元的子域匹配，并通过对摄像位置进行预约束，建立起左右对应像素点纵向图像坐标间的约束关系，从而实现左右图像特征点的快速准确匹配方法．该方法程序实现简单，匹配结果可靠，无二义性，可推广应用于其他具有相似结构特征的三维图像的立体匹配中．     

小波滤波器组在三维轮廓术上的应用

在傅里叶轮廓术中引入小波变换滤波器解析对物体的三维形貌进行测量和分析．采用对数伽柏(log Gabor)函数生成一组非线性滤波器对光栅图像进行滤波，从而获得光栅图像的相位信息，以实现全自动化测量和提高测量精度．最后给出模拟和实验结果．     

基于彩色条纹结构光的物体三维重建方法

提出了一种新的基于结构光的彩色条纹编码方法完成彩色投影图案的设计.将投影投射到待测量物体表面后,需要对获得的图像进行颜色区分来获得代码信息.基于阈值和HSI空间分色算法,研究了彩色编码中8种颜色的有效区分方法.得到投影图像中条纹的代码信息后,利用摄像机和投影仪的参数计算物体的三维信息.研究了摄像机和投影仪标定以及物体三维信息的计算方法,进而研究了基于样条插值的物体表面三维重建方法.利用提出的方法对石膏模型和人手表面进行三维测量与重建.实验结果表明,所提出的三维重建方法具有较高的重建精度和良好的实时性品质指标.     

用液晶空间光调制器实现动感合成全息

提出了一种基于液晶空间光调制器实现合成全息动感的新方法．首先根据人眼双眼视差立体视觉原理获取三维物体的二维体视对阵列，由计算全息方法得到每一视角的一对体视图的合成全息图并顺序存储，再现时由计算机控制将合成全息图阵列以一定频率输出到液晶空间光调制器，通过光路分离左右视图再现像，从而使人眼观察到动感的立体图像．该方法由计算机控制全息图分时输出再现代替空间面积分割方法，相比传统的合成全息来说。实现的方法灵活，易于操作．     

一种基于标记点的近景摄影测量系统

给出了一种基于标记点的鲁棒三维重建摄影测量系统;采用编码点和非编码点等标记点方式.为了减少不同图像间误匹配的概率,采用一种新的基于编码点的匹配方法,不同图像间非编码点的匹配从编码点开始,并通过相似性准则、模糊度准则和距离误差准则来剔除误匹配,可获得非常高的正确匹配率.采用一种新的基于标记点的加权迭代特征算法,用编码点恢复相机的投影矩阵,从而可以确定相机的外部姿态参数;用非编码点恢复3D坐标.与已有的加权迭代特征算法比较,该算法避免了所有点参与计算相机的投影矩阵,运算速度更快.由于采用标记点的亚像素定位方法,提高了3D重建精度.实验结果表明,在3D重建方面,该系统是强壮和精确的.     

基于液晶标靶的坐标测量方法

提出一种基于液晶标靶的坐标测量方法.通过最小二乘优化的方法确定摄像机主点与坐标测量头的坐标转换关系,结合摄像机外参数确定测量头的三维坐标,将摄像机用于光学三维坐标的测量,提出了相机移动时的坐标变换公式和移动距离的计算方法.实验结果表明,平面标靶标定点数量显著增多,可精确提取标定点,摄像机的标定结果更加准确.该方法简单、可靠,可以准确的得到光学坐标测量结果.     

基于边缘的小波变换编码

基于原图像经低通滤波器且向下２ 减抽样后,变成了分辨率低、缩小至原图像的四分之一,经高通滤波后,过滤出垂直、水平、对角边缘信息这一观点,提出了基于边缘的小波变换编码．当对３ 个高频带量化和编码时,充分利用低频带的边缘与３ 个高通滤波器过滤出的边缘之间对应关系,仅对边缘点的小波变换系数进行编码,无需记下边缘点的位置．从而更有效地对图像进行高倍压缩．     

基于MC9S12XS128MAA单片机的智能小车设计

以MC9S12XS128MAA单片机为核心,设计了智能小车和交通指挥中心系统.智能小车可实现循迹、红绿灯检测、避障、声控及测速功能,并可将速度信息传送给交通指挥中心.主控制器选用MC9S12XS128MAA,车身主体选用三轮车,由两个减速电机分别驱动两个车轮,实现小车速度和转向控制.由红外对管检测黑线而循迹;声音检测模块实现拍声音检测;由避障模块实现两辆智能小车防撞设计;用颜色传感器识别红绿灯;用霍尔传感器检测车轮转数.无线发送模块主要实现小车车轮转数信息的传输.交通指挥中心以STC12C5A60S2为控制核心,配以无线接收模块及12864液晶屏,模拟显示两辆小车或单辆小车的位置.     

光栅投影三维成像系统中的摄像机修正与匹配

根据透镜成像理论,建立了光栅投影三维成像系统中摄像的成像模型,推导出了物体与成像之间的关系．提出了一种不用分离参数就可求出摄像机机内外参数的新方法．它降低了求解非线性方程的难度,使系统的运行速度显著提高,降低了左右摄像机的差异,提高了三维成像的质量．实验证明,此方法简便易行、稳定性好、精度较高、可操作性强．     

高分辨率鉴相型光栅数显表的研究

通过研究光栅检测的工作原理，提出了光栅数显表的细分和辨向问题．针对此问题，先介绍了传统光栅数显表采用硬件电路解决问题的方法，然后提出了高分辨率鉴相型光栅数显表通过幅值调相系统把位移信息映射到被测信号相位上，再采用软件鉴相技术来解决问题的方法，这种方法可使数显表的性能价格比得到提升。     

数显半径测试仪及精度分析

提供一种新型半径测量工具——数显半径测试仪．它利用传感器技术、微计算机技术和集成电路技术设计的,具有体积小、可手持式测量的特点．用LCD显示测量结果表明,它可用于生产现场．从传感器精度、机械精度、测量方法以及机械磨损等方面．详细地分析了数显半径测试仪测量误差．最后,给出量程与弦长和精度的关系。     

三维数据拼接中编码标志点的设计与检测

提出了一种编码标志点的设计与检测方法,以满足三维扫描测量中对大面积物体进行全场检测的编码标志点拼接法的要求。编码标志点由编码点和标志点组成,其中标志点提供位置信息,编码信息被编译储存在编码点的排布中。研究了编码点的数量和编码标志点方案总数的对应关系以及标志点的编码方法。对编码标志点的检测以及偏心误差进行了分析。实验证明,该编码标志点方案简洁、严密,容易识别,达到了设计要求。     

基于信息熵的城轨车辆应变传感器优化布置

针对传统的传感器优化方法在配置数量较多的情况下存在测点聚集的现象，基于信息熵理论分析了优化结果和预测误差间的关系，并提出了一种考虑预测误差的改进优化方法，将归一化模态应变能之和的倒数作为预测误差协方差矩阵的主对角元，非对角元由结合了测点距离和响应水平的指数相关方程表示，以最大化Fisher信息阵行列式值为目标，采用逐步累积法得到最优测点位置.城轨车辆构架有限元计算结果表明，改进的优化方法在三种评价准则的表现上均优于经典方法，并且显著降低了测点聚集效应，证实了改进方法用于转向架构架应变传感器配置的有效性.     

基于特征点图像序列的多摄像机全局标定

多摄像机的全局标定是影响视觉测量系统精度的关键。为了降低标定过程中多次坐标变换而引起的误差,本文提出了一种基于特征点图像序列的多CCD摄像机的全局标定方法,通过时间脉冲同步,在液晶显示屏靶标上显示一系列含有特征点的图像序列的同时,多个CCD进行拍摄,对用于显示的特征图像和CCD拍摄得到的图像进行处理和计算,即可对多个摄像机进行全局标定。该方法只需一次坐标变换,克服了常规方法下特征点难以被所有摄像机全部拍到的困难,用标定结果进行三角测量,最大绝对误差为0.08mm,证明了标定方法的精确性。